第5课时 带电粒子在组合、复合场中的运动

第5课时　带电粒子在组合、复合场中的运动(组合场、复合场及应用实例)(对应学生用书第118页)1．知道速度选择器、质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的工作原理及应用．2．掌握带电粒子在复合场中运动问题的处理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ．(对应学生用书第118～119页)理解带电粒子在复合场中运动的这几个实例时，一定要从其共性qE＝qvB出发．(对应学生用书第119页)1．(2010年福建质检)回旋加速器是加速带电粒子的装置．其主体部分是两个D形金属盒，两金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连接，从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速，如图所示．现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是(　A　)A．增大金属盒的半径B．减小狭缝间的距离C．增大高频交流电压D．减小磁场的磁感应强度2．(2010年广东江门模拟)目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，以下说法正确的是(　ACD　)A．B板带正电B．A板带正电C．其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大D．其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大3．(2009年广东卷)如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是(　ABC　)A．质谱仪是 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 同位素的重要工具B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小(对应学生用书第119～121页)带电粒子在组合场中的运动1．三种场力的特点2.带电粒子在匀强电场和匀强磁场中偏转的区别3.在电场和磁场组合而成的组合场中的运动带电粒子分别在两个区域中做类平抛和匀速圆周运动，通过连接点的速度将两种运动联系起来，一般可用类平抛和匀速圆周运动的规律求解．另外，准确画好运动轨迹图是解题的关键．【例1】(2009年全国卷Ⅱ)(18分)如图所示，在宽度分别为l1和l2的两个毗邻的条形区域中分别有匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直于纸面向里，电场方向与电、磁场分界线平行向右．一带正电荷的粒子以速率v从磁场区域上边界的P点斜射入磁场，然后以垂直于电、磁场分界线的方向进入电场，最后从电场边界上的Q点射出．已知PQ垂直于电场方向，粒子轨迹与电、磁场分界线的交点到PQ的距离为d.不计重力，求电场强度与磁感应强度大小之比以及粒子在磁场与电场中运动时间之比．此类问题解决的思路：针对训练11：(2010年南京市模拟)如图所示，在xOy平面内的第Ⅲ象限中有沿－y方向的匀强电场，场强大小为E.在第Ⅰ和第Ⅱ象限有匀强磁场，磁场方向垂直于坐标平面向里，有一个质量为m，电荷量为e的电子，从y轴的P点以大小为v0的初速度垂直于电场方向进入电场，P点坐标为(0，－)，经电场偏转后，与x轴负半轴成一定角度进入磁场，设磁感应强度B的大小为.求：(1)电子经过x轴负半轴的坐标和此时速度方向与－x轴方向的夹角；(2)电子再次经过y轴负半轴的坐标．带电粒子在复合场(叠加场)中的运动情况1．直线运动自由的带电粒子(无轨道约束)在复合场(三场共存)中的直线运动是匀速直线运动，除非运动方向沿磁场方向而不受洛伦兹力．这是因为电场力和重力都是恒力．当速度变化时，会引起洛伦兹力的变化，合力也相应的发生变化，粒子的运动方向就要改变而做曲线运动．在具体题目中，应根据F合＝0进行计算．2．匀速圆周运动当带电粒子在复合场(三场共存)中，重力与电场力相平衡，粒子运动方向与匀强磁场方向垂直时，带电粒子就做匀速圆周运动．此种情况下要同时应用平衡条件和向心力公式来进行分析．3．一般曲线运动当带电粒子所受合外力是变力，且与初速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹不是圆弧，也不是抛物线，一般用动能定理或功能关系计算．考点一：带电粒子在电场、磁场中运动的应用实例答案：B.考点二：带电粒子在复合场中的运动【例2】(能力题)(2009年天津卷)如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴．一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，M、N之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为θ.不计空气阻力，重力加速度为g，求(1)电场强度E的大小和方向；(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小；(3)A点到x轴的高度h.(对应学生用书第121页)(2009年宁夏、辽宁卷，25)如图所示，在第一象限有一匀强电场，场强大小为E，方向与y轴平行；在x轴下方有一匀强磁场，磁场方向与纸面垂直．一质量为m、电荷量为－q(q>0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场，在x轴上的Q点处进入磁场，并从坐标原点O离开磁场．粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点．已知OP＝l，OQ＝2l.不计重力，求：(1)M点与坐标原点O间的距离；(2)粒子从P点运动到M点所用的时间．(1)本题考查带电粒子在组合场中的运动；(2)解本类题往往要用前一过程的计算结果判断下一过程，且要注意周期性、对称性．(对应学生用书第272～273页)【测控导航】1、2、4、6、7、93.复合场中运动问题5、82.组合场中运动问题31.应用实例题号考点1．(2010年丰城模拟)如图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时(　B　)A．v变大B．v变小C．v不变D．不能确定解析：洛伦兹力虽然不做功，但其方向垂直斜面向下，使物体与斜面间的正压力变大，故摩擦力变大，损失的机械能增加．2．如图所示，空间内存在着方向竖直向下的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B，一个质量为m的带电液滴，在竖直平面内做圆周运动，下列说法正确的是(　ABC　)A．液滴在运动过程中速率不变B．液滴所带电荷一定为负电荷，电荷量大小为mg/EC．液滴一定沿顺时针方向运动D．液滴可以沿逆时针方向运动，也可以沿顺时针方向运动解析：由于受重力、电场力和洛伦兹力三个力的作用，故圆周运动一定为匀速圆周运动，且有qE＝mg，液滴带负电，洛伦兹力充当向心力，一定沿顺时针方向运动，故ABC正确．3．关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列结论中正确的是(　AB　)A．与加速器的半径有关，半径越大，能量越大B．与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大C．与加速器的电场有关，电场越强，能量越大D．与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大6．如图所示的是速度选择器示意图，若要正常工作，则以下论述正确的是(　D　)A．P1的电势必须高于P2的电势B．磁感应强度B、电场强度E和被选择的粒子速率v应满足v＝BEC．从S2出来的只能是正电荷，不能是负电荷D．若把磁场和电场的方向都改变为原来的相反方向，速度选择器同样正常工作7．一个质量为m，电荷量为＋q的小球以水平初速度v0自离地面h高度处做平抛运动(如图所示)．不计空气阻力，重力加速度为g.试回答下列问题：(1)小球自抛出到第一次落地至点P的过程中发生的位移s的大小是多少？(2)若在此空间存在匀强电场，小球水平抛出后做匀速直线运动，求匀强电场场强E的大小和方向．(3)若在空间再加一个垂直纸面向外的匀强磁场，发现小球的落地点仍然是P.则磁感应强度B是多大？8．(2010年潍坊模拟)如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．已知：静电分析器通道的半径为R，均匀辐射电场的场强为E.磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.忽略重力的影响．问：(1)为了使位于A处电荷量为q、质量为m的离子，从静止开始经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，加速电场的电压U应为多大？(2)离子由P点进入磁分析器后，最终打在感光胶片上的Q点，该点距入射点P多远？9．(拓展探究题)如图，一质量为m、电荷量为＋q的带电小环套在光滑轨道上，环状轨道的半径为R，直轨道长度为R.以水平线MN为界，空间分为两个区域，区域Ⅰ为磁感应强度为B的水平向里的匀强磁场，区域Ⅰ和Ⅱ有竖直向上的匀强电场．将小环在直轨道CD下端的C点无初速度释放(已知区域Ⅰ和Ⅱ的匀强电场场强大小为E＝2mg/q，重力加速度为g)，求：(1)小环在第一次通过轨道最高点A时速度vA的大小；(2)小环在第一次通过轨道最高点A时受到的轨道压力．